一种石墨烯/SiC复合材料的制备方法及其应用

一种石墨烯/sic复合材料的制备方法及其应用
技术领域
1.本发明属于材料领域，具体涉及一种石墨烯/sic复合材料的制备方法及其应用。


背景技术：

2.柔性可穿戴传感的出现为人们检测自身的生命体征提供了极大的便利，应用于柔性可穿戴系统的基底材料应当具有弯曲、卷曲、拉伸等功能，并结合相应的纳米材料或纳米技术。柔性可穿戴传感器面对不同的应用需求应当具备良好的导电性能、较大的比表面积、耐用性及舒适性等特点；由于石墨烯材料在这些方面表现出了优异的性能，从而在柔性可穿戴传感系统中得到了广泛的应用。
3.石墨烯作为一种性能优异的二维导电材料，其被广泛应用于可穿戴传感系统中，但石墨烯传统的制作工艺例如机械剥离法、化学气相沉积法、sic高温退火法、氧化石墨烯还原法等，这些工艺普遍存在着工序复杂、工艺条件严苛、制作过程存在污染和石墨烯性能低等诸多问题。基于石墨烯材料在柔性可穿戴传感系统中的广泛应用，现有技术的石墨烯制备方法依然无法满足工业界对石墨烯材料的巨大需求，研究人员为解决此问题开发了多种石墨烯的加工制造工艺，其中通过二氧化碳激光器成功的在空气氛围下直接诱导聚酰亚胺(pi)产生三维多孔石墨烯(jian l,peng z,liu y,et al.laser-induced porous graphene films from commercial polymers[j].nature communications,2014,5:5714.)，为柔性可穿戴传感基体材料的制造开创了一个新的途径。但pi材料成本高，限制了其在柔性可穿戴传感器中的应用，因此有必要开发一种新的制备石墨烯材料的方法。


技术实现要素：

[0004]
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种石墨烯/sic复合材料的制备方法；本发明的目的之二在于提供这种石墨烯/sic复合材料制备方法的应用；本发明的目的之三在于提供这种石墨烯/sic复合材料制备方法所制得的石墨烯/sic复合材料的应用。
[0005]
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
[0006]
本发明第一方面提供一种石墨烯/sic复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]
1)将纤维材料进行预氧化，得到无定形碳材料；
[0008]
2)将无定形碳材料嵌入有机硅中，得到嵌入有无定形碳材料的基体材料；
[0009]
3)将嵌入有无定形碳材料的基体材料进行激光诱导，得到所述石墨烯/sic复合材料。
[0010]
优选的，所述纤维材料包括天然纤维材料、合成纤维材料中的至少一种；进一步优选的，所述纤维材料包括棉纤维、竹纤维、木纤维、涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶中的至少一种；再进一步优选的，所述纤维材料包括棉布、棉花、棉纸中的至少一种；更进一步优选的，所述纤维材料为棉布。
[0011]
优选的，在所述纤维材料为棉布或棉纸的情况下，所述纤维材料的含棉质量百分
比为30％-100％；进一步优选的，所述纤维材料的含棉质量百分比为50％-100％；再进一步优选的，所述纤维材料的含棉质量百分比为80％-100％。
[0012]
优选的，所述步骤1)中，预氧化的温度为270℃-330℃；进一步优选的，预氧化的温度为280℃-320℃；再进一步优选的，预氧化的温度为290℃-310℃。
[0013]
优选的，所述步骤1)中，预氧化的时间为1h-3h；进一步优选的，预氧化的时间为1.5h-2.5h。
[0014]
优选的，所述步骤1)中，预氧化的升温速率为1℃/min-3℃/min；进一步优选的，预氧化的升温速率为1.5℃/min-2.5℃/min。
[0015]
优选的，所述步骤1)中，预氧化的气氛为含氧气氛；进一步优选的，所述步骤1)中，预氧化的气氛为空气。
[0016]
优选的，所述步骤1)中，无定形碳材料的厚度为200μm-400μm；进一步优选的，所述步骤1)中，无定形碳材料的厚度为200μm-300μm。
[0017]
任选的，所述步骤1)中，无定形碳材料的长度为10mm-30mm；进一步为15mm-25mm。
[0018]
任选的，所述步骤1)中，无定形碳材料的宽度为10mm-30mm；进一步优选的，所述步骤1)中，无定形碳材料的宽度为15mm-25mm。
[0019]
优选的，所述步骤2)中，无定形碳材料嵌入有机硅的深度不超过所述无定形碳材料的厚度的80％；进一步优选的，所述步骤2)中，无定形碳材料嵌入有机硅的深度超过所述无定形碳材料的20％不超过80％；例如，在所述无定形碳材料的厚度为200μm-400μm的情况下，嵌入的深度可以为50μm-200μm；进一步优选为70μm-150μm；再进一步优选为80μm-120μm。其中，无定形碳材料嵌入有机硅的深度过深会导致有机硅完全覆盖无定形碳材料，此时激光的热量大部分会被无定形碳材料表面的有机硅吸收，从而导致嵌入的无定形碳材料达不到诱导所需的临界温度，不能实现由无定形碳材料到石墨烯的转化；嵌入深度过浅会导致无定形碳材料与有机硅的热接触面积减小，从而热量很难通过无定形碳材料传导到有机硅中，此时有机硅热分解产生的sic晶体数量有限，无法实现对无定形碳材料的保护作用，在激光加工过程中无定形碳材料会因为激光的热冲击和温度的骤然升高使其结构遭到破坏。
[0020]
任选的，所述步骤2)中，基体材料的厚度为0.5mm-2.0mm；进一步为0.7mm-1.5mm；再进一步为0.8mm-1.2mm。
[0021]
任选的，所述步骤2)中，基体材料的长度为10mm-30mm；进一步为15mm-25mm。
[0022]
任选的，所述步骤2)中，柔性基体材料的宽度为10mm-30mm；进一步为15mm-25mm。
[0023]
优选的，所述步骤2)中，所述有机硅还包括硅酸酯类化合物，将无定形碳材料嵌入有机硅后，还包括将所述有机硅进行固化。其中，所述硅酸酯类化合物为二氧化硅前驱体，包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的至少一种。
[0024]
优选的，所述有机硅中，硅酸酯类化合物的质量分数为5％-10％。
[0025]
优选的，所述有机硅的分子量为100-3000；进一步优选的，所述有机硅的分子量为162-3000。
[0026]
优选的，所述固化的方法包括加热固化法。
[0027]
优选的，所述固化加热的温度为60℃-100℃；进一步优选的，所述固化加热的温度为70℃-90℃。
[0028]
优选的，所述固化加热的时间为40min-80min；进一步优选的，所述固化加热的时间为50min-70min。
[0029]
优选的，所述步骤2)中，将无定形碳材料嵌入有机硅前，还包括将有机硅预固化的步骤。
[0030]
优选的，所述预固化的方法包括加热固化法。
[0031]
优选的，所述预固化加热的温度为60℃-100℃；进一步优选的，所述预固化加热的温度为70℃-90℃。
[0032]
优选的，所述预固化加热的时间为2min-9min；进一步优选的，所述预固化加热的时间为4min-8min。
[0033]
优选的，所述有机硅包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基含氢硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的至少一种；进一步优选的，所述有机硅包括聚二甲基硅氧烷。
[0034]
优选的，所述步骤3)中，激光光源为二氧化碳激光器。
[0035]
优选的，所述步骤3)中，激光功率为1w-30w；进一步优选的，所述激光功率为1.5w-10w；进一步优选的，所述激光功率为2w-5w。
[0036]
优选的，所述步骤3)中，激光扫描速率为1mm/s-100mm/s；进一步优选的，所述激光扫描速率为3mm/s-50mm/s；再进一步优选的，所述激光扫描速率为8mm/s-20mm/s。
[0037]
优选的，所述步骤3)中，激光波长为6μm-20μm；进一步优选的，所述激光波长为8μm-15μm。
[0038]
优选的，所述步骤3)中，激光聚焦状态下光斑直径为200μm-300μm；进一步优选的，所述激光聚焦状态下光斑直径为230μm-270μm。
[0039]
优选的，所述步骤3)中，激光诱导的气氛为含氧气氛。
[0040]
优选的，所述含氧气氛的含氧量为10％-100％；进一步优选的，所述含氧气氛的含氧量为20％-50％。
[0041]
优选的，所述步骤3)中，激光诱导的气氛为空气。
[0042]
优选的，所述步骤2)中，无定形碳材料嵌入柔性基体材料的方法包括将无定形碳材料加压嵌入柔性基体材料中。
[0043]
优选的，所述加压的压强为2000pa-8000pa；进一步优选的，所述加压的压强为4000pa-6000pa。
[0044]
优选的，所述加压的时间为3min-10min；进一步优选的，所述加压的时间为5min-8min。
[0045]
优选的，所述加压为均匀加压。
[0046]
本发明第二方面提供根据本发明第一方面所述石墨烯/sic复合材料的制备方法在制备传感器或生物信号检测装置中的应用。
[0047]
优选的，所述传感器包括可穿戴传感器；进一步优选的，所述传感器包括柔性可穿戴传感器。
[0048]
优选的，所述生物信号包括吞咽、手部抓握、足部压力、肘部弯曲、腕部脉搏、手指心率、咽部发声、呼吸中的至少一种。
[0049]
本发明第三方面提供根据本发明第一方面所述石墨烯/sic复合材料的制备方法所制得的石墨烯/sic复合材料在生物信号检测中的应用。
[0050]
本发明的有益效果是：
[0051]
本发明通过激光诱导技术，将预氧化的纤维材料直接诱导形成石墨烯结构，并且通过控制预氧化的纤维材料嵌入柔性基体材料的深度，从而控制所制备石墨烯/sic复合材料的成型质量及柔性基体材料的力学性能。相较于传统的石墨烯生产制造工艺，本技术公开的石墨烯/sic复合材料制备方法具有原材料简单、来源广泛、成本低廉，可以通过激光直写的方法生成石墨烯结构，并且具有高的生产效率，该石墨烯/sic复合材料的制备方法可广泛应用于制造传感器或生物信号检测装置中。
[0052]
具体来说，本发明具有如下优点：
[0053]
1)相较于传统的以pi为前驱体进行激光加工诱导产生三维多孔石墨烯/sic复合材料，本技术采用的棉织物原材料简单、来源广泛、成本低廉；本技术通过二氧化碳激光器作为激光热源，以无定形碳材料作为诱导的前驱体进行激光加工诱导产生三维多孔石墨烯结构，相较于传统的石墨烯的生产制造方法(物理涂敷、化学气相沉积等)更加方便快捷，所用加工方式的成本也更为低廉。相较于现有的激光诱导聚合物制备石墨烯的方法，本技术采用棉纤维材料和嵌入柔性基体材料的方法，使得制备的石墨烯/sic复合材料具有更好的亲肤性和柔性；采用无定形碳材料嵌入基体材料的方法，可以通过控制嵌入深度，从而控制所制备多孔石墨烯/sic复合材料的成型质量及所制造柔性压力传感器的力学性能。
[0054]
2)本技术将纤维材料预氧化产生无定形碳，使其嵌入有机硅中一定深度，再利用二氧化碳激光器激光直写技术，将预氧化之后的纤维材料生成多孔石墨烯/sic复合材料结构；并且本技术可以通过控制预氧化纤维材料嵌入有机硅中的深度，从而控制所制备多孔石墨烯/sic复合材料的成型质量及所制造柔性压力传感器的力学性能。未嵌入有机硅的碳化纤维材料在空气气氛下直接诱导会达到其着火点从而燃烧，对最终样品的完整性和三维多孔石墨烯的生成质量有很大影响；本发明中碳化纤维材料嵌入到有机硅中，其中的有机硅也充当了阻燃剂的作用，抑制诱导过程中碳化纤维材料的燃烧，从而达到理想的加工效果。相较于传统的石墨烯生产制造工艺(化学气相沉积、物理气相沉积、涂敷法等)，本技术公开的石墨烯制备方法具有原材料简单，成本低廉，可以通过激光直写的特点生成各种结构，并且具有高的生产效率。
[0055]
3)本技术公开的石墨烯/sic复合材料制备方法可广泛应用于制造传感器或生物信号检测装置，特别是柔性可穿戴传感器；利用所生成的多孔石墨烯/sic复合材料结构和聚二甲基硅氧烷(pmds)柔性基底进行封装，制造柔性压力传感器，工艺上相对于直接掺杂石墨烯制造柔性压力传感器更为简单、高效、成本低，可广泛应用在生物信号检测中。
附图说明
[0056]
图1为实施例的工艺流程图。
[0057]
图2为棉布预氧化图。
[0058]
图3为模具结构三维示意图。
[0059]
图4为二氧化碳激光器加工图。
[0060]
图5为碳化棉布嵌入pdms后的截面电子显微镜扫描图。
[0061]
图6为实施例1三维多孔石墨烯/sic复合材料的透射电子显微镜测试图。
[0062]
图7为实施例1三维多孔石墨烯/sic复合材料的拉曼光谱测试图和x射线衍射测试
图。
[0063]
图8为封装完成之后的柔性压力传感器实物图。
[0064]
图9为柔性压力传感器手背抓握感应测试图。
[0065]
图10为柔性压力传感器肘部弯曲感应图。
[0066]
图11为柔性压力传感器呼吸和吞咽监测图。
[0067]
图12为柔性压力传感器腕部脉搏监测图。
[0068]
图13为柔性压力传感器手指心率监测图。
[0069]
图14为柔性压力传感器发声测试图。
[0070]
图15为柔性压力传感器音频测试图。
[0071]
图16为柔性压力传感器足底压力测试方法图。
[0072]
图17为柔性压力传感器足底压力测试结果图。
[0073]
图18为嵌入深度为120μm lig/sic柔性压力传感器力学响应灵敏度曲线示意图。
[0074]
图19为嵌入深度为70μm lig/sic柔性压力传感器力学响应灵敏度曲线示意图。
[0075]
图20为嵌入深度为0μm lig/sic柔性压力传感器力学响应灵敏度曲线示意图。
[0076]
图21为柔性压力传感器的循环加载试验结果示意图。
具体实施方式
[0077]
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器末注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
[0078]
图1为实施例的工艺流程图，以下根据图1结合具体的步骤对本技术作进一步的说明。
[0079]
实施例1
[0080]
本例激光诱导织物制备石墨烯/sic复合材料的方法如下：
[0081]
1)将棉布(含棉质量百分比为95％，棉布厚度为300
±
40μm)裁剪成合适大小放置在无水乙醇中超声清洗20min，取出，在真空干燥箱内烘干，设置烘干时间为2h；将预先处理好的棉布放置在马弗炉腔体内，设置马弗炉升温速率为2℃/min，保温温度为300℃，保温时间为2h，预氧化的气氛为空气，自然降至室温，得到碳化棉布(厚度为250
±
40μm)。图2为棉布预氧化图，其中图2(a)为棉布在马弗炉炉腔内等待预氧化图，图2(b)为棉布预氧化后实物图。
[0082]
2)将聚二甲基硅氧烷(pdms)按照a剂：b剂＝10：1的比例配置(a剂是聚二甲基硅氧烷pdms是主剂，购自道康宁公司，cas号：9006-65-9，分子量为162.378；b剂是固化剂正硅酸乙酯，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物，能起到交联作用的物质皆可作固化剂)，均匀搅拌15min，在真空脱泡机内去除多余气泡后取出；然后将配置好的聚二甲基硅氧烷(pdms)试剂倒入特定的模具之中，使其填满模具最底层；将处理好的聚二甲基硅氧烷(pdms)和模具放在加热台上预热7min后取下。图3为模具结构三维示意图，模具最底层的凹槽的长宽和深度为20mm*20mm*1mm，模具的上层凹槽的长宽和深度为25mm*25mm*1mm。
[0083]
3)将步骤1)中预氧化后的碳化棉布裁剪为20mm
×
20mm的方形，放置在步骤2)中处理好的聚二甲基硅氧烷(pdms)和模具上，并施加5000pa的压力，使碳化棉布均匀嵌入pdms
中。
[0084]
4)将步骤3)中碳化棉布嵌入pdms的样品继续放在加热台上，加热台温度为80℃，加热时间为1h；将加热完成后的样品放在二氧化碳激光器下，设置激光扫描速度为15mm/s，激光功率为2.2w，激光波长为10.6μm，激光聚焦状态下光斑直径为250μm；聚焦的加工条件进行往复扫描加工，加工气氛为空气气氛，未嵌入pdms的碳化棉布在空气中燃烧完全，嵌入pdms的碳化棉布经激光诱导，得到本例制备的石墨烯/sic复合材料。图4为二氧化碳激光器加工图。
[0085]
实施例2
[0086]
本例激光诱导织物制备石墨烯/sic复合材料方法与实施例1的差别仅为步骤2)中聚二甲基硅氧烷和模具放在加热台上预热4min后取下，其余步骤与实施例1完全相同。
[0087]
实施例3
[0088]
本例激光诱导织物制备石墨烯/sic复合材料方法与实施例1的差别仅为步骤2)中聚二甲基硅氧烷和模具放在加热台上预热5min后取下，其余步骤与实施例1完全相同。
[0089]
实施例4
[0090]
本例激光诱导织物制备石墨烯/sic复合材料方法与实施例1的差别仅为步骤2)中聚二甲基硅氧烷和模具放在加热台上预热6min后取下，其余步骤与实施例1完全相同。
[0091]
实施例5
[0092]
本例激光诱导织物制备石墨烯/sic复合材料方法与实施例1的差别仅为步骤2)中聚二甲基硅氧烷和模具放在加热台上预热8min后取下，其余步骤与实施例1完全相同。
[0093]
实施例6
[0094]
本例激光诱导织物制备石墨烯/sic复合材料方法与实施例1的差别仅为步骤2)中聚二甲基硅氧烷和模具放在加热台上预热9min后取下，其余步骤与实施例1完全相同。
[0095]
性能测试
[0096]
1.电子显微镜测试
[0097]
将实施例1-6步骤3)得到的碳化棉布嵌入pdms中的样品分别进行截面扫描电子显微镜测试，图5为碳化棉布嵌入pdms后的截面电子显微镜扫描图，其中图5(a)为实施例2碳化棉布嵌入pdms后的截面电子显微镜扫描图，碳化棉布嵌入深度为340
±
10μm，其中图5(b)为实施例3碳化棉布嵌入pdms后的截面电子显微镜扫描图，碳化棉布嵌入深度为300
±
10μm，图5(c)为实施例4碳化棉布嵌入pdms后的截面电子显微镜扫描图，碳化棉布嵌入深度为120
±
10μm，图5(d)为实施例1碳化棉布嵌入pdms后的截面电子显微镜扫描图，碳化棉布嵌入深度为70
±
10μm，图5(e)为实施例5碳化棉布嵌入pdms后的截面电子显微镜扫描图，碳化棉布嵌入深度为40
±
10μm，图5(f)为实施例6碳化棉布嵌入pdms后的截面电子显微镜扫描图，碳化棉布嵌入深度为0μm。由图5可知，随着配置好的聚二甲基硅氧烷预固化加热时间的增长，聚二甲基硅氧烷的硬度逐渐增加，碳化棉布嵌入pdms的深度逐渐降低。由此可见，本技术可通过控制配置好的聚二甲基硅氧烷预固化的加热时间来控制碳化棉布嵌入pdms的深度。
[0098]
将实施例1步骤4)制备的三维多孔石墨烯/sic复合材料进行透射电子显微镜测试，图6为实施例1三维多孔石墨烯/sic复合材料的透射电子显微镜测试图，其中，图6(a)为实施例1三维多孔石墨烯/sic复合材料的透射电子显微镜的小倍率测试图，图6(b)为实施
例1三维多孔石墨烯/sic复合材料的透射电子显微镜的大倍率测试图。由图6所示的透射电子显微镜测试图可明显的看到多层石墨烯的结晶结构，证明产生了三维多孔的石墨烯结构。
[0099]
2.拉曼光谱和x射线衍射测试
[0100]
将实施例1步骤4)制备的三维多孔石墨烯/sic复合材料进行拉曼光谱测试和x射线衍射测试，图7为实施例1三维多孔石石墨烯/sic复合材料的拉曼光谱测试图和x射线衍射测试图，其中图7(a)为实施例1三维多孔石墨烯/sic复合材料的拉曼光谱测试图，横坐标为拉曼光谱拉曼位移，纵坐标为信号强度，图7(b)为实施例1三维多孔石墨烯/sic复合材料的x射线衍射测试图，横坐标为2θ角，纵坐标为信号强度。从图7(a)的拉曼光谱可以明显的看出1350cm-1
、1580cm-1
、2680cm-1
附近存在很强的石墨烯特征峰，并且随着预热时间的增加，相应的特征峰越明显；从图7(b)的x射线衍射图可以看出明显的从无定形碳转变为石墨烯之后对应于石墨烯平面的两个特征峰在25.9
°
和42.9
°
处。综合拉曼光谱测试、x射线衍射测试和透射电子显微镜测试结果，可以证明实施例1制备的石墨烯/sic复合材料中石墨烯为三维多孔石墨烯材料。
[0101]
3.柔性压力传感器的应用测试
[0102]
将实施例1制备的三维多孔石墨烯/sic复合材料应用于柔性压力传感器，具体制备步骤如下：
[0103]
1)将实施例1步骤4)中制得的样品(嵌入pdms的石墨烯)涂敷上导电银浆，控制导电银浆的宽度为2mm，长度为20mm，并连接2mm
×
40mm的铜箔作为电极；将涂敷导电银浆的样品放置在加热台上，设置加热温度为80℃，加热时间为30min，使得导电银浆完全固化。
[0104]
2)将a剂：b剂＝10：1的比例配置好的聚二甲基硅氧烷倒入到步骤1)所制得的样品上层，使其填满模具上层；将填满模具上层的样品放置在加热台上加热1h，设置温度为80℃，使pdms完全固化。
[0105]
3)将步骤2)中加热固化后的样品从模具中取出，并适当裁剪，得到柔性压力传感器。图8为封装完成之后的柔性压力传感器实物图。
[0106]
将制备的柔性压力传感器进行在监测人体生命体征和监测相关震动等方面的测试，图9为柔性压力传感器手背抓握感应测试图，图10为柔性压力传感器肘部弯曲感应图，弯曲幅度越大，响应越强。为监测人体微弱生命体征信号，图11为柔性压力传感器呼吸和吞咽监测图，图12为柔性压力传感器腕部脉搏监测图，图13为柔性压力传感器手指心率监测图。为监测不同频率信号，图14为柔性压力传感器发声测试图，图15为柔性压力传感器音频测试图。为监测大范围压力信号，图16为柔性压力传感器足底压力测试方法图，图16中鞋底一共设置p1-p8共8个检测点，图17为柔性压力传感器足底压力测试结果图。以上测试结果表明实施例1制备的柔性压力传感器对人体监测具有优良的测试效果，其中，纵坐标
△
r/r0(％)均表示柔性压力传感器的电阻百分比变化率。
[0107]
由于传感器加工过程中的特性，碳化织物压阻层会嵌入pdms中一定深度，所以压阻层与pdms基底的连接性能良好，造成了在传感应用过程中良好的稳定性能，传感器在对微弱信号和大范围压力信号均有着很好的测试效果。
[0108]
图18为嵌入深度为120μm lig/sic(石墨烯/sic复合材料)柔性压力传感器力学响应灵敏度曲线示意图；图19为嵌入深度为70μm lig/sic柔性压力传感器力学响应灵敏度曲
线示意图；图20为嵌入深度为0μm lig/sic柔性压力传感器力学响应灵敏度曲线示意图；图21为柔性压力传感器的循环加载试验结果示意图，其中，纵坐标
△
r/r0(％)均表示柔性压力传感器的电阻百分比变化率。由图18-图20可知，由于碳化棉布在开始诱导之前嵌入到pdms中一定深度，因此压阻层(诱导之后的碳化棉布)与基底(pdms)之间具有很好的结合力，因此所制作的柔性压力传感器具有很好的力学稳定性能，在监测小范围压力信号(脉搏、呼吸、心率等)和大范围压力信号(足底压力、抓握等)均有很好的表现，这也拓宽了相应传感器的应用范围。图18-图20显示了不同预热时间下所制造柔性压力传感器的灵敏度曲线，表明可以通过控制预热时间来控制柔性压力传感器最终的力学性能，其中最大的可检测范围达到了200kpa；图21是无定形碳材料嵌入柔性基体材料的深度为100μm的柔性压力传感器在拉伸试验机上所作的循环加载实验结果，评估传感器在相同压力下的重复性测试，试验条件为200kpa压力、拉伸试验机的速度为20mm/s，结果表明其测试的稳定性在1600次以上，进一步表明了该柔性压力传感器具有很高的监测上限和稳定性。
[0109]
本技术的实施例采用了碳化棉布作为激光诱导的前驱体进行三维多孔石墨烯的加工制造，并利用诱导所得样品进行电极连接和封装制作柔性压力传感器，发挥了织物天然的亲肤性和柔性等优势；并且可以通过控制聚二甲基硅氧烷(pdms)的预热时间从而控制碳化棉布的嵌入深度，从而达到控制最终三维多孔石墨烯/sic复合材料的生成质量和最终柔性压力传感器的力学性能的目的。未嵌入聚二甲基硅氧烷(pdms)的碳化棉布在空气气氛下直接诱导会达到其着火点从而燃烧，对最终样品的完整性和三维多孔石墨烯的生成质量有很大影响；本发明中碳化棉布嵌入到聚二甲基硅氧烷(pdms)中，嵌入部分的聚二甲基硅氧烷(pdms)也充当了阻燃剂的作用，抑制诱导过程中碳化棉布的燃烧，从而达到理想的加工效果。
[0110]
本技术中，主要构成元素为碳元素的纤维素材料都可以作为诱导前驱体；本技术实施例中碳化棉布嵌入聚二甲基硅氧烷的深度可通过pdms粘度及施加压力进行合理调节，同时可利用显微镜估算具体嵌入深度。
[0111]
上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。